露天掘りの基礎知識
I. 概要
1. 鉱物資源
地質学的鉱化作用によって形成され、地殻または地表に自然に存在し、地中に埋もれているか地表に露出しており、固体、液体、または気体の形で、開発および利用価値がある鉱物または有用元素の集合体を指します。鉱物資源は再生不可能な資源であり、その埋蔵量は限られています。世界には168種類の鉱物が知られており、そのうち80種類以上が広く使用されています。その特性と用途に応じて、
鉱物は用途に応じて、通常4つのカテゴリに分類されます：11のエネルギー鉱物、59の金属鉱物、92の非金属鉱物、6の水とガス鉱物。金属鉱物は基本的に自然界で固体の形で存在します。採掘の観点から見ると、金属鉱床は金属の種類に関係なく採掘されます。金、銀、銅、鉄、ニッケルなどは同じ扱いであり、鉱体の発生状態のみを考慮して、異なる採掘プロセスが選択されます。
2. 鉱業
現代社会では、鉱業は大きな進歩を遂げ、より洗練され、細分化されています。一般的には、鉱物の探査、採掘、選鉱、精製、その他の関連事業を指します。現代の鉱山の建設には、鉱山地質学、測量、土木工学、採鉱、鉱物処理、安全、環境保護、電気機械、空調、給排水、自動化、化学などの専門家の努力が含まれます。
3. 鉱業と選鉱産業の特徴
まず、労働対象は地質調査により発見された地質鉱体や自然発生鉱体であり、採掘・加工対象を自由に選択することはできません。
第二に、採掘対象、採掘ツール、生産人員は採掘とともに絶えず移動し、固定された場所がなく、産業条件は随時変化するため、一般的な加工産業とは異なります。
第三に、採掘地質条件と鉱物原料は非常に複雑であり、採掘プロジェクトの標準化が困難です。
同時に、⒈ 鉱床の発生条件は不安定です。⒉ 鉱石の品位、組成、構成は大きく異なります。⒊ 地質構造は複雑です。⒋ 鉱石と周囲の岩石の物理的および機械的性質は大きく異なります。⒌ 鉱床の水分含有量は複雑です。したがって、鉱山の採掘と選鉱を完全に再現することはできません。
2. 露天掘り
1. 露天掘りの基本概念
露天掘りに必要な前提条件は、適切な鉱床が存在することです。鉱床が露天掘りに適しているかどうかは、地質調査の初期段階で最もよく評価され、その後、さらに調査を行った後、露天掘り設計の要件を満たす地質レポート（水理および環境地質データを含む）が提案されます。承認後、設計部門は設計を実施できます。地表に露出した鉱体と浅く埋没した鉱体の発生条件により、一定のプロセスに従って岩石を全体から採掘するすべての作業を総称して露天掘り工事と呼びます。
露天採掘の本質は、一定の範囲内の露天空間で鉱体上部を覆う表土や周囲の岩石を取り除き、鉱石を採掘することです。したがって、鉱石を採掘するためには、廃岩も採掘しなければなりません。
露天掘りに分類される鉱体を露天掘りといいます。また、採掘機械を用いて露天掘り工事を行う場所を露天掘りといいます。露天掘り：露天掘りの際に形成される採掘坑、採掘段、露天掘り溝の総称です。
2. 露天掘り鉱山の建設と生産の一般的な手順:
（１）地盤整備。採掘区域内に交通線や送電線を引き込み、採掘区域内の樹木、沼地、村、工場、道路、運河、墓地などの自然および人工の障害物を除去または移転する。
（２）鉱山区域の遮断と排水。鉱山区域を通過する河川を遮断し、または迂回させて排水し、水位を規定水位以下にする。
（３）鉱山インフラ工事。溝掘り、地上から採掘レベルまでの道路建設、作業線路の設置、採掘された鉱体を露出させるためのインフラの剥離、輸送線路、土捨て場、橋梁等の設置、地上の産業施設および必要な民間建築物の建設を含む。
（4）日々の生産。鉱山インフラ工事は、必要な採掘・剥土作業ラインが開設され、一定の採掘能力に達した後に生産に移すことができます。通常、設計された生産能力に達するまでにはある程度の時間がかかります。採掘された地域は埋め立てる必要があります。
露天掘り鉱山の建設と生産は非常に複雑な工学プロジェクトです。土地の購入、設備の購入、設置、試運転、人材の育成、組織管理機関の設立、土地の開拓など、さまざまな側面が関係し、互いに密接に関連しています。
3. 露天掘り鉱山開発
道路整備のみ導入され、水平立坑やランプホイストの整備は導入されていない。
（１）丘陵地露天掘り鉱山の剥土作業は、採掘区域の最上部から始めて、層ごとに下方に進み、開発坑道線は最下部の採掘段階から最上部の採掘段階まで一度に構築されます。採掘段階が低下するにつれて、上部の開発坑道線は徐々に放棄または消滅し、鉱石や岩石の輸送距離もそれに応じて短縮されます。
（2）沈下式露天掘り鉱山の路面開発坑道線は、採掘段階が下方に延びるにつれて徐々に形成される。坑道線の変化には、固定坑道線開発と移動坑道線開発がある。固定坑道線開発：開発坑道線は採掘境界内の最終側壁に配置され、採掘区域の採掘プロセス全体を通じて位置を変更しない。直線、戻り、螺旋方式を採用することができる。螺旋坑道線開発：開発坑道線は採掘区域の4辺に沿って螺旋状に配置する。
固定坑道開発プロジェクトの開発プロセス：階段の採掘プロセス、作業壁の前進、新しいレベルの開発と深化を含む。露天掘り鉱山の最終側では、決定された出入口溝の位置、方向、傾斜に応じて、表面（階段の上部平板）から階段の下部平板まで傾斜した出入口溝を掘削します。下部平板の標高に達した後、出入口溝の端から新しい水平断面溝を掘削して、採掘段階の初期作業線を確立します。
移動式坑道開発プロジェクトの開発プロセス：採掘現場で鉱体と周囲の岩石との接触域付近の上板または下板から、入口と出口の溝とセクション溝を水平に掘削します。セクション溝が一定の長さまで掘削されると、セクション溝を掘削しながらセクション溝の側面を広げ、剥土作業線を形成します。採掘プロセス中、入口と出口の溝は、作業線が最終的な採掘境界まで前進するまで、片側の作業壁の前進とともに移動し、その後、最終側に固定されます。
4. 露天掘り技術
露天掘り鉱山の主な生産プロセスには、掘削、剥土、採掘の3つの重要なプロジェクトが含まれます。生産リンクには、採掘-輸送-排出（土壌排出、鉱石排出）が含まれます。採掘は、掘削、発破、採掘と積込み、輸送ラインの移転などのプロセスを含む岩層と直接相互作用するリンクであり、露天掘り鉱山の生産で最も重要なリンクです。輸送は採掘と排出の間のリンクであり、露天掘り鉱山の生産で最も多くの設備を占め、最も多くのエネルギーと人材を消費するリンクです。排出は、露天掘り鉱山で生産された材料を経済的かつ合理的に排出するために不可欠な要件です。
これら 3 つの主要な生産リンクの周囲には、設備メンテナンス、電源、排水などの一連の補助的な生産リンクもあります。
露天採掘プロセスシステムは、断続プロセス、連続プロセス、半連続プロセスに分けられます。
（1）断続的プロセスとは、鉱石や岩石の採掘と輸送が3つの主要な生産リンクで断続的に行われるプロセスを指します。たとえば、機械式ショベルは一度に1スコップずつトラックに積み込み、列車または車は一度に1台のトラックに岩石を輸送します。スコップを積み込んだりトラックを輸送したりするたびに、機器はそれに応じてサイクルまたは期間を完了します。このプロセスは、循環プロセスまたは周期的プロセスとも呼ばれます。
（２）連続プロセスとは、鉱石や岩石の採掘と運搬が連続的に行われるプロセスのことをいいます。マルチバケット掘削機やベルトコンベアによる鉱石や岩石の流れがこれに該当します。この鉱石や岩石の流れは、設備が正常に稼働している限り途切れることなく続きます。そのため、このプロセスはフロープロセスとも呼ばれます。
（３）半連続プロセスとは、いくつかの生産工程が連続的に行われるプロセスである。例えば、機械式ショベルで鉱石や岩石を破砕機に積み込み、破砕後にベルトコンベアで搬送するプロセスシステムは、典型的な半連続プロセスシステムである。
5. 専門用語
a. 階段採掘では、鉱石や岩石を上から下まで一定の厚さの水平層に分割し、独立した方法で採掘します。
採掘および輸送設備。各層は一定の前進関係を維持し、階段状を形成します。
ステップは、上板、下板、勾配、上線、下線、高さ、勾配角度の要素で構成されます。ステップ勾配角度: ステップ勾配と水平面の間の角度。
手順は次のように分かれています。
作業ステップ - 採掘および輸送機器を配置するための作業用平板。
非作業用ステップ - 安全プラットフォーム: 落石を緩衝および阻止し、傾斜角度を減らすために使用されます。
清掃プラットフォーム: 落下する岩石を阻止し、清掃装置で清掃します。
輸送プラットフォーム: 作業ステップとアクセストレンチ輸送間の接続チャネルとして機能します。
b. 作業ライン - 十分に準備された鉱石岩石セクション。
c. 掘削ゾーン: 採掘中、ステップは複数のストリップに分割され、1 つずつ採掘されます。各鉱山の各ストリップは掘削ゾーンと呼ばれます。幅... 発破方法とパラメータによって異なります。電気ショベル... 電気ショベルの掘削および荷降ろし半径によって異なります。
d. 採掘エリアの各ストリップは、複数のセクションに分割され、採掘中に独立した採掘および輸送機器を装備することもできます。長さ...電気ショベルが占める採掘作業ラインの長さ。
f. 露天掘りトンネル：目的別に分類：
（１）アクセス溝…地上と作業レベルおよび各作業レベル間の交通リンクを確立するために掘られた傾斜溝。断面の形状：全断面、片側溝。
（２）開削溝…採掘作業線を開削し、第１作業線（初期段階）を確立するために掘削した水平溝。
g. 露天掘り採掘が行われた、または行われている露天掘り鉱山の区域で、階段と露天掘りトンネルによって形成されている。
丘陵の露天掘り: 閉じた円の上。窪地の露天掘り: 閉じた円の下。
構成要素:
（１）側壁：露天掘り鉱山の周囲の表面全体であり、上壁、下壁、端壁に分かれています。
（２）作業壁：採掘中及び採掘予定の階段状の側壁。
（３）作業壁勾配及び作業壁勾配角度
（４）最終側面勾配角度：最終壁勾配と水平面との間の角度
（５）最終壁勾配：非作業壁の最上段の上線と最下段の下線によって作られる仮想傾斜面。
（６）露天掘り鉱山の最終境界：上限最終境界線と下限最終境界線によって定義される位置。
6. 主な技術・経済指標：剥離率
露天鉱山の剥土率は、採掘された鉱石の量、岩石や土壌の剥土量、鉱山の生産規模、耐用年数、生産コストなどに関連する重要な技術的、経済的指標です。
剥土率: 採掘された鉱石の単位あたりに剥土するために必要な岩石の量。
剥土率は可変です。設計で定義された露天採掘境界は、特定の期間における特定の条件下での合理的な境界にすぎません。測定単位は、m3/m3、m3/t、またはt/tで表されます。
平均剥土率: 境界内の岩石の総量と鉱石の総量の比率。
層状剥土比: 境界内の特定の水平層の岩石の量と鉱石の量の比率。
生産剥土率：一定期間内に剥土された岩石の量と採掘された鉱石の量の比率。
境界剥ぎ取り比: 境界の単位深度増加によって生じる岩石増加量と鉱石増加量の比率。
埋蔵量剥ぎ取り率: 剥ぎ取り率は、地質探査報告書に記載されている鉱石と岩石の量に基づいて計算されます。
原鉱石の剥土率: 剥土率は、採掘中の鉱石の損失と枯渇から得られる鉱石と岩石の量に基づいて計算されます。
経済的に合理的な剥土率: 露天採掘において単位鉱石量あたりに経済的に許容される最大岩石剥土量を指します。露天採掘境界に隣接する鉱石層の採掘コストは、地下採掘コストより高くありません。
